王守兵， 高 虹， 馬夢(mèng)迪

（沈陽(yáng)理工大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110159）

0 前言

鍍錫板是在薄鋼板上鍍錫而制成的產(chǎn)品［1-2］。鍍錫板表面容易形成一層氧化膜，需要對(duì)其進(jìn)行鈍化處理。目前常用的鈍化處理方式是含鉻鈍化，但是六價(jià)鉻的毒性很大［3］。近年來(lái)，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，無(wú)鉻鈍化成為研究熱點(diǎn)。鎢與鉻同屬VIB族，作為金屬緩蝕劑，鎢酸鹽與鉻酸鹽有相似性。本文研究了鎢酸鹽鈍化膜的性能，并將其與含鉻鈍化及鍍錫基體進(jìn)行比較，得到較優(yōu)的無(wú)鉻鈍化工藝［4-5］。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 工藝流程

1.2 主要工序說(shuō)明

（1）化學(xué)除油

碳酸鈉10～15g／L，氫氧化鈉40～45g／L，磷酸鈉20～30g／L，非離子表面活性劑 少量，60～80℃，5～10min。

（2）化學(xué)除銹

除銹液為30%～50%的鹽酸，1～2min。

（3）鈍化

鎢酸鈉30g／L，pH值9，0.5 A／dm2，30℃，15s。

1.3 性能檢測(cè)

（1）硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸銅溶液。在每個(gè)試樣上隨機(jī)點(diǎn)滴五處，觀察其變色過(guò)程，并記錄完全變色的時(shí)間，計(jì)算平均值。

（2）電化學(xué)測(cè)試

采用CHI660E型電化學(xué)工作站進(jìn)行交流阻抗和塔菲爾曲線測(cè)試。采用三電極體系，對(duì)比電極和參比電極分別為鉑電極和甘汞電極，有效面積為1cm2的試樣作工作電極。

2 結(jié)果與討論

2.1 鈍化工藝參數(shù)對(duì)鈍化膜性能的影響

2.1.1 鎢酸鈉的質(zhì)量濃度

不同鎢酸鈉的質(zhì)量濃度下所得鈍化膜的硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果，如圖1、圖2和表2所示。

表1 不同鎢酸鈉的質(zhì)量濃度下所得鈍化膜的硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果

圖1 不同鎢酸鈉的質(zhì)量濃度下所得鈍化膜的交流阻抗圖譜

圖2 不同鎢酸鈉的質(zhì)量濃度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線

由表1可知：隨著鎢酸鈉的質(zhì)量濃度的增加，硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間先變長(zhǎng)后變短。點(diǎn)滴效果最好的工藝條件是鎢酸鈉30g／L。

由圖1可知：含鉻鈍化的交流阻抗容抗弧半徑最大，表明含鉻鈍化膜的耐蝕性最好。隨著鎢酸鈉的質(zhì)量濃度的增加，容抗弧半徑呈現(xiàn)出先變大后變小的趨勢(shì)。

試樣Jcorr／（A·cm-2）Ecorr／VRP／Ω

表2 不同鎢酸鈉的質(zhì)量濃度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線的數(shù)據(jù)分析結(jié)果

由圖2和表2可知：含鉻基體的自腐蝕電流密度最小，其線性極化電阻最大；其次是鎢酸鈉的質(zhì)量濃度為30g／L時(shí)所得鈍化膜的。

2.1.2 鈍化溫度

不同鈍化溫度下所得鈍化膜的硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果，如表3 所示。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果，如圖3、圖4和表4所示。

表3 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果

圖3 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的交流阻抗圖譜

由表3可知：點(diǎn)滴效果較好的鈍化溫度在30～50℃之間。

由圖3可知：交流阻抗容抗弧半徑最大的是含鉻鈍化膜的，其次是鈍化溫度為30℃時(shí)所得鈍化膜的，其他試樣的容抗弧半徑很小。

由圖4和表4可知：含鉻基體的自腐蝕電流密度最小，其線性極化電阻最大；其次是鈍化溫度為30℃時(shí)所得鈍化膜的。

圖4 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線

表4 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線的數(shù)據(jù)分析結(jié)果

2.1.3 鈍化時(shí)間

不同鈍化時(shí)間下所得鈍化膜的硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果，如表5 所示。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果，如圖5、圖6和表6所示。

表5 不同鈍化時(shí)間下所得鈍化膜的硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)結(jié)果

圖5 不同鈍化時(shí)間下所得鈍化膜的交流阻抗圖譜

圖6 不同鈍化時(shí)間下所得鈍化膜的塔菲爾曲線

表6 不同鈍化時(shí)間下所得鈍化膜的塔菲爾曲線的數(shù)據(jù)分析結(jié)果

由表5可知：點(diǎn)滴效果較好的鈍化時(shí)間在20～30s之間。

由圖5可知：含鉻鈍化膜的交流阻抗容抗弧半徑最大；鈍化時(shí)間為30s和35s時(shí)所得鈍化膜的容抗弧半徑稍大于其他工藝的。

由圖6和表6可知：含鉻鈍化膜的耐蝕性好；其次是鈍化時(shí)間為25s時(shí)所得鈍化膜的。

2.2 SEM 檢測(cè)

不同試樣的SEM圖，如圖7所示。

由圖7可知：鉻酸鹽鈍化層的表觀形貌較好；其次是最佳工藝下所得鈍化層的；而鍍錫基體及基礎(chǔ)鍍液鈍化層顆粒粗糙、溝壑明顯。這與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。

3 結(jié)論

分別研究了鎢酸鈉的質(zhì)量濃度、鈍化溫度和鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜性能的影響。采用硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試和掃描電子顯微鏡檢測(cè)鈍化膜的性能。得出鎢酸鈉鈍化的最佳工藝條件為：鎢酸鈉30 g／L，pH值9，0.5A／dm2，30℃，25s。

圖7 不同試樣的SEM圖

［1］翟運(yùn)飛，李寧，鄭振，等.鍍錫鋼板鈍化工藝的展望［J］.電鍍與環(huán)保，2010，30（5）：1-4.

［2］于元春，李寧，胡會(huì)利，等.無(wú)鉻鈍化與三價(jià)鉻鈍化的研究進(jìn)展［J］.表面技術(shù)，2005，34（5）：5-9.

［3］張慶芳，高虹，余琴素，等.鍍錫鋼板無(wú)鉻鈍化工藝的研究現(xiàn)狀［J］.電鍍與環(huán)保，2014，34（4）：8-10.

［4］孫杰，安成強(qiáng)，譚勇.鈍化方式對(duì)鍍錫鋼板耐蝕性及鉻含量的影響［J］.材料工程，2010（3）：25-28.

［5］成信剛.鍍錫板的無(wú)鉻鈍化［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.